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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper, der
axial in wenigstens zwei Grundkörperelemente
unterteilt ist und eine Passfläche
zur radialen sowie eine Anschlagfläche zur axialen Positionierung
des Grundkörpers
in einer Maschinenaufnahme aufweist, und einer Dehnbüchse, die
unter Bildung einer geschlossenen Druckkammer an dem Grundkörper gehalten
ist, wobei die Druckkammer über
einen Hydraulikmittelkanal mit einem innerhalb des Grundkörpers ausgebildeten
Zylinderraum verbunden ist, in dem ein Kolben axial bewegbar geführt ist,
der über
eine im Grundkörper
axial verschiebbare und aus dessen maschinenseitigen Endbereich
vorstehende Zugstange betätigbar
ist, um in der Druckkammer einen Druck aufzubauen und so die Dehnbüchse zum
Spannen eines Bauteils elastisch zu verformen.
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Dehnspanneinrichtungen
dieser Art werden eingesetzt, um Schaftwerkzeuge wie beispielsweise Fräs- oder
Bohrwerkzeuge in einer Aufnahme einer Vermessungsmaschine zu fixieren.
In der 5 ist eine bekannte Dehnspanneinrichtung dargestellt,
wie sie derzeit von der Anmelderin vertrieben wird. Die Dehnspanneinrichtung
umfasst einen Grundkörper 2 aus
einem formsteifen Material, der an seinem linksseitigen Endbereich
in die Aufnahme der Vermessungsmaschine einsetzbar ist. An dem anderen Ende
des Grundkörpers 2 ist
ein Anschlussschaft mit einer zentra len Axialbohrung 3 vorgesehen,
in welche eine Dehnbüchse 4 eingesetzt
ist. Die Dehnbüchse
bildet dabei eine Aufnahme 5, in die ein zylindrischer
Schaft eines Schaftwerkzeuges wie beispielsweise eines Bohrers oder
Fräsers
eingeschoben werden kann. Zwischen der Dehnbüchse 4 und dem Grundkörper 2 ist
eine Druck- oder Dehnkammer 6 ausgebildet, welche die Aufnahme 5 umgibt und
koaxial zu dieser ausgerichtet ist. Die Dehnkammer 6 ist
mit einen Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl befüllt und über Hydraulikmittelkanäle 7 mit
zwei innerhalb des Grundkörpers 2 ausgebildeten
Zylinderräumen 8 verbunden.
In den Zylinderräumen 8 sind
Kolben 9 axial bewegbar geführt, welche über eine
im Grundkörper 2 axial
verschiebbare und aus dessen maschinenseitigen Endbereich vorstehende Zugstange 10 betätigbar sind,
um zum Spannen eines Werkzeuges in der Dehnkammer 6 einen
Druck aufzubauen und so die Dehnbüchse 4 elastisch nach innen
zu verformen.
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Konkret
ist der Grundkörper 2 in
zwei Grundkörperelemente 2a, 2b unterteilt,
die miteinander verschraubt sind und hierzu an ihren zueinanderweisenden
Stirnflächen
entsprechende Verbindungsflansche aufweisen. Das maschinenseitige,
d. h. in der Zeichnung linke Grundkörperelement 2a weist
außenseitig
eine radiale Passfläche 25 auf,
welche in der Vermessungsmaschine mit einem Kugelkäfig in Eingriff
kommt. Die maschinenseitige Stirnfläche des Verbindungsflansches
ist plan ausgebildet und bildet eine axiale Anschlagfläche 26 zur
Positionierung des Spannfutters in der Vermessungsmaschine. Des
weiteren weist das maschinenseitige Grundkörperelement 2a eine
zentrale Durch gangsbohrung 14 auf, welche von der Zugstange 10 durchgriffen
wird. Diese trägt
an ihrem in den Grundkörper 2 ragenden Endbereich
einen nach außen
vorstehenden Flansch 15, der in einem zwischen den beiden
Grundkörperelementen 2a, 2b definierten
Flanschraum 16 bewegbar gehalten ist. Der Flansch 15 wiederum
trägt an
seiner maschinenseitigen Stirnfläche
die beiden Kolben 9, welche in korrespondierende Zylinderräume 8,
die in dem maschinenseitigen Grundkörperelement 2a ausgebildet
und an ihrer zum Flansch 15 weisenden Stirnseite offen
sind, eingreifen.
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An
ihrem maschinenseitigen Ende trägt
die Zugstange 10 ein Kupplungsmittel in der Form eines Kupplungskopfes 10a,
der mit der Zugstange 10 verschraubt ist und aus dem maschinenseitigen
Ende des Grundkörpers 2 herausragt.
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Im
Betrieb wird das zugkraftbetätigte
Spannfutter in die maschinenseitige Aufnahme eingesetzt und dann
ein dort vorgesehener Spannmechanismus betätigt, welcher den Kupplungskopf 10a greift
und zurückzieht,
bis die axiale Anschlagfläche 26 des Grundkörpers 2 an
einem korrespondierenden Anschlag der Maschine in Anlage kommt.
Bei einem weiteren Zurückziehen
wird die Zugstange 10 relativ zu dem Grundkörper 2 axial
zurückbewegt
mit der Folge, dass die Kolben 9 in den Zylinderräumen 8 ebenfalls
zurückgezogen
werden, wodurch ein Druck in der Dehnkammer 6 aufgebaut
wird. Nun kann das gespannte Werkzeug vermessen werden.
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Die
bekannte, zugkraftbetätigte
Dehnspanneinrichtung hat sich in der Praxis durchaus bewährt. Es
wird jedoch zum Teil als nachteilig empfunden, dass die axiale Anschlagfläche, d.
h. die Planfläche durch
die Befestigungsschrauben an mehreren Stellen unterbrochen wird.
Diese Unterbrechungen wirken sich durch das Schleifen der Planfläche negativ auf
die Rundlaufeigenschaften der Dehnspanneinrichtung aus. Zudem wird
die Herstellung der Dehnspanneinrichtung erschwert. Ferner baut
die bekannte Dehnspanneinrichtung vergleichsweise lang und ist entsprechend
schwer, was insbesondere in Bezug auf die Handhabung der Dehnspanneinrichtung
nicht wünschenswert
ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dehnspanneinrichtung
der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass sie einfach herzustellen
ist und gleichzeitig verbesserte Rundlaufeigenschaften sowie ein
geringeres Gewicht erzielt werden.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Passfläche
und die axiale Anschlagfläche
an dem die Dehnbüchse
tragenden Grundkörperelement
angeordnet sind. Der Erfindung liegt damit die Überlegung zugrunde, die für die Genauigkeit relevanten
Bereiche der Dehnspanneinrichtung, d. h. die Aufnahme, die axiale
Anschlagfläche
sowie die radiale Passfläche
an einem gemeinsamen Bauteil anzuordnen. Hierdurch wird erreicht,
dass die Trennebene nicht mehr in diesen Bereichen liegt und insbesondere
die Bohrungen für
die Befestigungsschrauben, über
welche die beiden Grundkörperelemente
miteinander verbunden sind, nicht mehr durch die Planfläche geführt zu werden
brauchen. Damit kann das Schleifen der Planfläche auf einer ebenen Fläche ohne
Unterbrechungen durch Bohrungen für die Befestigungsschrauben
erfolgen und ist damit einfacher. Zudem kann die Dehnspanneinrichtung aufgrund
der Anordnung der Passfläche,
der Planfläche
und der Dehnbüchse
an einem gemeinsamen Grundkörperelement
kürzer
als die vorbekannte Dehnspanneinrichtung ausgebildet werden. Auf
diese Weise wird ein geringeres Eigengewicht erzielt, wodurch die
Handhabung erleichtert wird.
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Schließlich wird
durch die erfindungsgemäße Ausbildung
eine Koaxialität
zwischen der maschinenseitigen Aufnahme und der Werkzeugaufnahme gewährleistet,
was zu einer verbesserten Rundlaufgenauigkeit führt.
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In
an sich bekannter Weise kann vorgesehen sein, dass die Zugstange
an ihrem in den Grundkörper
ragenden Endbereich einen nach außen vorstehenden Flansch trägt, der
in dem Grundkörper
axial bewegbar gehalten ist, wobei der Flansch an seiner maschinenseitigen
Stirnfläche
den wenigstens einen Kolben und insbesondere zwei aneinander diametral gegenüberliegend
angeordnete Kolben trägt,
die jeweils in einem mit der Dehnkammer verbundenen und insbesondere
in dem maschinenseitigen Grundkörperelement
ausgebildeten Zylinderraum axial verschiebbar gehalten sind. Dabei
ist vorzugsweise zwischen den beiden Grundkörperelementen ein Raum definiert,
in welchem der Flansch bewegbar gehalten ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
vorgesehen, dass der Flansch wenigstens ein Führungselement für die Axialbewegung
des wenigstens einen Kolbens und der zugstange trägt, wobei das
Führungselement
zweckmäßigerweise
wie der bzw. die Kolben an der maschinenseitigen Stirnfläche des
Flansches vorgesehen sein können.
Im Sinne einer gleichmäßigen Führung sind
bevorzugt zwei Führungselemente
vorgesehen. Bei der Verwendung von mehreren Kolben und Führungselementen
können
diese im Wechsel mit gleichmäßigem Abstand angeordnet
sein. Im Falle der Verwendung von zwei Führungselementen und zwei Kolben
sind diese jeweils mit einem Winkelversatz von 90° angeordnet. Die
Führungselemente
können
beispielsweise in Passbohrungen des Flansches gehalten und fixiert sein.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Flanschansatz
an der Zugstange festgeschraubt und insbesondere durch eine in den Flansch
radial eingeschraubte Sicherungsschraube gesichert ist. Diese Ausgestaltung
bietet den Vorteil, dass der Flansch mit den Kolben und den Führungselementen
leicht ausgetauscht werden kann. Des weiteren besteht die Möglichkeit,
auch bei montierter Dehnspanneinrichtung die Zugstange in axialer
Richtung relativ zu dem Flansch und damit den Kolben zu verstellen
und damit die Dehnrate einzustellen.
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In
diesem Fall können
insbesondere Mittel vorgesehen sein, um die Zugstange gegen ein
Verdrehen zu sichern. Beispielsweise kann die Verdrehsicherung von
der Aufnahme her in die zu der Aufnahme weisenden Stirnfläche der
Zugstange eingebracht sein. Auch können Betätigungsmittel vorgesehen sein,
um die Zugstange zu verdrehen. Beispielsweise kann in der zu der
Aufnahme weisenden Stirnfläche
der Zugstange eine Aufnahme für
einen Schlüssel
wie etwa einen Innensechskantschlüssel vorgesehen sein, der dann
von der Aufnahme her durch eine entsprechende Verbindungsbohrung
eingesetzt werden kann. Diese Aufnahme kann auch für den Eingriff
der Verdrehsicherung dienen.
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Die
erfindungsgemäße Dehnspanneinrichtung
wird regelmäßig als
zugbetätigtes
Spannfutter mit einer zentralen Aufnahme ausgebildet sein. Alternativ
ist eine Ausbildung als Spanndorn mit einer außenliegenden Dehnbüchse auch
denkbar.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die
Unteransprüche sowie
nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen. In der Zeichnung zeigt
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1 eine
als kraftbetätigtes
Spannfutter ausgebildete Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung im Längsschnitt,
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2 die
Dehnspanneinrichtung im Schnitt entlang der Linie II-II aus 1,
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3 die
Dehnspanneinrichtung in einem um 90° gegenüber der 1 versetzten
Längsschnitt,
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4 eine
weitere Längsschnittansicht
der Dehnspanneinrichtung, und
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5 eine
vorbekannte, gattungsgemäße Dehnspanneinrichtung
im Längsschnitt.
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In
den 1 bis 4 ist eine als zugkraftbetätigtes Hydro-Dehnspannfutter
ausgebildete Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Das Dehnspannfutter 1 umfasst einen Grundkörper 2 aus
einem formsteifen Material, der an seinem linksseitigen Endbereich
in die Aufnahme einer Vermessungsmaschine einsetzbar ist und an
seinem anderen Ende einen Anschlussschaft mit einer zentralen Axialbohrung 3 aufweist,
in welche eine Dehnbüchse 4 eingesetzt
ist. Die Dehnbüchse 4 bildet
dabei eine Aufnahme 5, in die der zylindrische Schaft eines
Schaftwerkzeuges wie beispielsweise eines Bohrers oder eines Fräsers eingeschoben
werden kann.
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Zwischen
der Dehnbüchse 4 und
dem Grundkörper 2 ist
eine Druck- oder Dehnkammer 6 ausgebildet, welche die Aufnahme 5 umgibt
und koaxial zu dieser ausgerichtet ist. Zur Aufnahme 5 hin wird
die Dehnkammer 6 von einer relativ schmalen Innenwand der
Dehnbüchse 4 und
radial nach außen von
der Wand des Grundkörpers 2,
deren Wandstärke
um ein Mehrfaches größer als
die Wandstärke
der Innenwand ist, begrenzt. Die Druckkammer 6 ist mit einem
Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt und steht über zwei
im Grundkörper 2 ausgebildete Hydraulikmittelkanäle 7 mit
zwei Zylinderräumen 8 in Verbindung.
In den Zylinderräumen 8 sind
Kolben 9 axial bewegbar geführt, welcher über eine
im Grundkörper 2 axial
verschiebbare Zugstange 10 betätigbar sind, um zum Spannen
eines Bauteils in der Dehnkammer 6 einen Druck aufzubauen
und so die Dehnbüchse 4 elastisch
nach innen zu verformen.
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Der
Grundkörper 2 ist
in zwei Grundkörperelemente 2a, 2b axial
unterteilt, die miteinander verschraubt sind. Hierzu weist das maschinenseitige Grundkörperelement 2a einen
Verbindungsflansch 11 auf, der in eine korrespondierende
Ausnehmung 12 in der maschinenseitigen Stirnfläche des
anderen Grundkörperelements 2b eingesetzt
ist. Die beiden Grundkörperelemente 2a, 2b sind
durch insgesamt vier Befestigungsschrauben 13 miteinander
verbunden, welche den Verbindungsflansch 11 durchgreifen und
in das zweite Grundkörperelement 2b eingeschraubt
sind.
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Das
maschinenseitige erste Grundkörperelement 2a weist
eine zentrale Durchgangsbohrung 14 auf, welche von der
Zugstange 10 durchgriffen wird. Diese trägt an ihrem
in den Grundkörper 2 ragenden Endbereich
einen nach außen
vorstehenden Flansch 15, der in einem zwischen den beiden
Grundkörperelementen 2a, 2b definierten
Flanschraum 16 bewegbar gehalten ist.
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Der
Flansch 15 wiederum trägt
an seiner maschinenseitigen Stirnfläche die beiden axial ausgerichteten
Kolben 9, die einander diametral gegenüberliegen und in die Zylinderräume 8,
welche in dem maschinenseitigen Grundkörperelement 2a ausgebildet
und an ihrer zum Flansch 15 weisenden Seite offen sind,
eingreifen.
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Wie
insbesondere die 3 erkennen lässt, trägt der Flansch 15 ferner
zwei Führungsstifte 17, die
um 90° versetzt
gegenüber
den Kolben 9 positioniert und in entsprechenden Bohrungen 18 des
Flansches 15 gehalten sind. Die Führungsstifte 17 greifen in
Bohrungen 19 des maschinenseitigen Grundkörperelementes 2a ein,
die parallel zu den Zylinderräumen 8 verlaufen.
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Der
Flansch 15 ist als eine Scheibe ausgebildet, welche auf
die Zugstange 10 aufgeschraubt ist. Die 1 lässt erkennen,
dass in der Scheibe 15 eine Querbohrung 20 mit
einem Innengewinde vorgesehen ist, in welche eine Sicherungsschraube 21 eingeschraubt
ist, die klemmend gegen die Zugstange 10 verstellt werden
kann, um ein Verdrehen der Scheibe 15 gegenüber der
Zugstange 10 zu verhindern. In dem Grundkörper 2 ist
eine Radialbohrung 22 vorgesehen, durch welche die Sicherungsschraube 21 von
außen
betätigt
werden kann. Dadurch, dass die Scheibe 15 gegenüber der
Zugstange 10 verdrehbar ist, besteht die Möglichkeit,
auch bei montierter Dehnspanneinrichtung die Zugstange 10 in axialer
Richtung relativ zu dem Flansch 15 und damit den Kolben 9 zu
verstellen und damit die Dehnrate einzustellen. Durch die Führungsstiften 17 wird
dabei sichergestellt, dass sich die Scheibe 15 beim Verdrehen
der Zugstange 10 nicht mitdreht. Ein Verdrehen der Zugstange 10 ist
auch von der Seite der Aufnahme 5 her möglich. Dazu ist zwischen dem
Flanschraum 16 und der Aufnahme 5 eine Verbindungsbohrung 23 vorgesehen,
durch die die Stirnseite der Zugstange 10 zugänglich ist,
in welcher eine Aufnahme 24 für ein Betätigungselement wie beispielsweise
einen Innensechskantschlüssel
vorgesehen ist.
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An
ihrem maschinenseitigen Ende trägt
die Zugstange 10 ein Kupplungsmittel in der Form eines Kupplungskopfes 10a,
der aus dem maschinenseitigen Ende des Grundkörpers 2 herausragt.
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Das
zweite Grundkörperelement 2b,
an welchem die Aufnahme 5 ausgebildet ist, weist an seinem
maschinenseitigen Endbereich eine radiale Passfläche 25 zur Positionierung
in der Vermessungsmaschine auf. Insbesondere dient die Passfläche 25 zur
radialen Positionierung in einem Kugelkäfig der Vermessungsmaschine.
Des weiteren ist an dem zweiten Grundkörperelement 26 unmittelbar
benachbart zu der radialen Passfläche 25 eine axiale Anschlagfläche 26 vorgesehen,
die als eine senkrecht zur Futterachsrichtung verlaufende Planfläche ausgebildet
ist. Dadurch, dass die für
die Genauigkeit relevanten Bereiche der Dehnspanneinrichtung, d.
h. die Aufnahme 5, die axiale Anschlagfläche 26 sowie die
radiale Passfläche 25 gemeinsam
an dem zweiten Grundkörperelement 2b angeordnet
sind, wird erreicht, dass die Trennebene zwischen den beiden Grundkörperelementen 2a, 2b beabstandet
von diesen Bereichen liegt. Dies führt dazu, dass die Bohrungen
für die
Befestigungs schrauben, über
welche die beiden Grundkörperelemente 2a, 2b miteinander verbunden
sind, nicht durch die plane Anschlagsfläche 26 geführt zu werden
brauchen. Damit kann das Schleifen der Planfläche 26 auf einer ebenen
Fläche ohne
Unterbrechung durch Bohrungen für
die Befestigungsschrauben erfolgen. Zudem kann die Dehnspanneinrichtung
aufgrund der Anordnung der Passfläche 25, der Planfläche 26 und
der Dehnbüchse 4 kompakt
ausgebildet sein.
-
Im
Betrieb wird das zugkraftbetätigte
Spannfutter in die maschinenseitige Aufnahme eingesetzt und dann
ein dort vorgesehener Spannmechanismus betätigt, welcher den Kupplungskopf 10a greift
und zurückzieht,
bis die axiale Anschlagfläche 26 des Grundkörpers 2 an
einem korrespondierenden Anschlag der Maschine in Anlage kommt.
Bei einem weiteren Zurückziehen
wird die Zugstange 10 relativ zu dem Grundkörper 2 axial
zurückbewegt
mit der Folge, dass die Kolben 9 in den Zylinderräumen 8 ebenfalls
zurückgezogen
werden, wodurch ein Druck in der Dehnkammer 6 aufgebaut
wird. Nun kann das gespannte Werkzeug vermessen werden.